多通道干涉SAR关键技术研究

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1、④中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文多通道干涉SAR关键技术研究作者姓名：盛查龌指导教师：韭亟盥班塞虽奎玉班基虽主亘越堂睦皇王堂班殛压学位类别：玉堂熊±学科专业：逼擅蔓篮皇丞缠研冗所：生国抖堂瞳电王堂硒殛压2013年6月StudyontheKeyTechniquesofMultichannelInterferometricSyntheticApertureRadarByYuanZhihuiADissertationSubmittedtoTheUniversityofChinese

2、AcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPhilosophyInstituteofElectronics，ChineseAcademeyofSciencesJune，2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料

3、。与我一同工作的合作者对此研究工作所作的任何贡献均己在学位论文中作了明确说明并表示了谢意。特此申明。签名：：荻念静日期：幻rJ4,1'关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所关于保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；⑨电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：炙茛池日期：知臼洳9剔醛轹r

4、醐渺协抄夕摘要干涉合成孔径雷达(Interferometricsyntheticapertureradar，InSAR)作为传统合成孑L径雷达成像技术的有效扩展，能够全天时、全天候获取大面积、数字化的高精度三维地形数据，在地形制图、地表形变场探测、速度场探测、森林制图和土地利用分类等方面都有着非常广泛的应用。而多通道干涉SAR技术则是在单基线干涉SAR技术基础上发展起来的一种新型合成孔径雷达对地观测技术，可以获取比传统单基线干涉SAR技术更为精确的地面三维信息，并能有效克服或减少由目标高度的急剧变化、较大噪声干扰和叠掩等因素带来的不利影响，提

5、高干涉SAR技术对复杂地形的测量精度，在各方面均显示出巨大的优势，因而具有非常广阔的发展前景。总而言之，多通道干涉SAR技术是近年来的研究热点，也是未来发展的方向。目前，多通道干涉SAR还处在系统验证和理论研究的阶段，其数据处理方法还不十分成熟。有鉴于此，本文针对该领域开展了相关的研究工作。现将本文的主要研究工作总结如下：(1)从几何关系和SAR成像原理上分析了利用交轨干涉SAR技术进行高程测量的基本原理，分析并推导了高程重建的精度及误差来源。分析了干涉SAR中几个比较常用的参数和专业术语的物理意义，如高度灵敏度、高度模糊数、局部条纹频率、平

6、地相位和相干系数等，并对局部条纹频率和去平地效应的相关公式进行了详细地推导。分析了影响干涉SAR系统相干性的各种因素。详细分析了干涉SAR数据处理的整个流程。(2)分析了不同类型的干涉SAR数据仿真级别，总结了各个不同仿真级别的特点以及应用场合。建立了一种多通道干涉SAR系统的仿真模型，包括多基线／多频率干涉SAR系统仿真模型、相位噪声仿真模型以及相干系数仿真模型。提出了一种基于干涉相位概率密度函数的多通道InSAR干涉图仿真方法，并与基于Cholesky分解的干涉图仿真方法进行了对比分析。该方法首先由已知的数字高程模型得到每个通道的真实干涉

7、相位，接着根据实际需要计算各种噪声引起的去相关，然后根据相关系数和干涉相位噪声的概率密度函数加入相应的相位噪声，最后便得到所需的多通道InSAR干涉图。多通道干涉SAIl相关技术研究(3)分析-IN用多通道干涉SAR技术进行高程测量的基本原理。研究了基于最大似然(ML)估计和最大后验概率(MAP)估计这两种常用的多通道干涉SAR高程重建方法。提出了一种改进的基于最大似然估计的多通道干涉SAR高程重建方法，该方法在最大似然估计法的基础上增加了坏点判断和加权均值滤波的环节，通过聚类分析和与相邻点的关系来判断目标像素是否为误差非常大的坏点，再利用加

8、权均值滤波的方法将这些坏点剔除。这样，既保留了ML估计法速度快的特点，又提高了高程重建的精度。(4)对基于非统计信号处理的多通道干涉SAR高程重建方法进行了研究。对